在CO2RR中，CO2可以轉(zhuǎn)化為一系列增值化學(xué)品和燃料，其中C2+產(chǎn)品C2H5OH和C2H4因其是高能量密度的燃料和具有巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要化工原料而備受關(guān)注。迄今為止，銅是最獨(dú)特的催化劑，可以促進(jìn)CO2還原為各種C2+產(chǎn)物，并具有良好的法拉第效率。然而，目前銅基催化劑上C2+產(chǎn)物的法拉第效率仍然很低，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用。基于此，香港城市大學(xué)范戰(zhàn)西、香港理工大學(xué)黃勃龍和新加坡化學(xué)與工程科學(xué)研究所Shibo Xi等報(bào)告了三種具有{100}晶面的Ag-Cu Janus納米結(jié)構(gòu)(JNS-100)的精細(xì)合成，用于串聯(lián)電催化CO2高選擇性還原為多碳產(chǎn)物。研究人員通過(guò)控制表面活性劑和Cu前體還原動(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)了在Ag納米立方體的六個(gè)相等面之一上具有{100}面的Cu的受限生長(zhǎng)。與Cu納米立方體相比，Ag65-Cu35 JNS-100在較小的負(fù)電位下對(duì)CO2RR中的乙烯和多碳產(chǎn)物表現(xiàn)出非常出色的選擇性。獲得的Ag-Cu JNS-100對(duì)C2+產(chǎn)品均表現(xiàn)出優(yōu)異的CO2RR性能；與銅NCs相比，Ag65-Cu35 JNS-100不僅表現(xiàn)出54%的C2H4的法拉第效率和72%的C2+產(chǎn)物FE的優(yōu)越性，而且還表現(xiàn)出顯著的正轉(zhuǎn)移潛力，大大提高了C2+/C1產(chǎn)物比率。
密度泛函理論(DFT)從電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)能兩方面研究了Ag-Cu JNS-100的CO2RR性能，計(jì)算揭示了銀銅串聯(lián)催化劑中不同銀銅比引起的電子結(jié)構(gòu)演化。Ag65-Cu35 JNS-100展示了最優(yōu)化的電子結(jié)構(gòu)，并促進(jìn)了CO溢流效應(yīng)，這保證了生成C2+產(chǎn)品的最高選擇性和低能量屏障。這項(xiàng)工作不僅為控制合成定義良好的雙金屬Janus納米結(jié)構(gòu)提供了新的機(jī)會(huì)，而且為下一代CO2RR催化劑的合理設(shè)計(jì)提供了新的思路。Confined Growth of Silver-Copper Janus Nanostructures with {100} Facets for Highly Selective Tandem Electrocatalytic Carbon Dioxide Reduction. Advanced Materials, 2022. DOI: 10.1002/adma.202110607
